[发明专利]基于分层权威的区块链共识算法、系统及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于分层权威的区块链共识算法、系统及存储介质。该方法中，为区块链中每个共识节点初始化权威值，根据初始化权威值将共识节点分为两组，在第一组中执行Raft共识算法，并将通过Raft共识算法推选出来的领导节点与第二组的共识节点构成PBFT共识决策小组，执行PBFT共识算法。本发明将两种共识算法进行结合，兼具有拜占庭容错能力和较高的共识速度。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，更具体地，涉及一种基于分层权威的区块链共识算法、系统及存储介质。

背景技术

共识是节点间通过交互对数据或行为达成一致的过程，而共识机制则定义了共识过程的协议与规则。共识机制保证了节点在不完全信任下共同维护同一“数据账本”，是区块链系统运行的中心环节和信任基础。

现有的联盟链共识算法中，PBFT算法具有拜占庭容错能力但多节点通信复杂度较高，影响了系统运行效率；Raft算法具有相对较高的共识速度，但对于恶意节点不具备拜占庭容错能力。且两类共识算法对于常见的层级结构或隶属关系均未提供有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于分层权威的区块链共识算法、系统及存储介质，将两种共识算法进行结合，兼具有拜占庭容错能力和较高的共识速度。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于分层权威的区块链共识算法，为区块链中每个共识节点初始化权威值，根据初始化权威值将共识节点分为两组，在第一组中执行Raft共识算法，并将通过Raft共识算法推选出来的领导节点与第二组的共识节点构成PBFT共识决策小组，执行PBFT共识算法。

进一步地，对于组建认证联盟时的初始共识节点，根据每个共识节点的控制等级确定每个共识节点初始化权威值；对于新加入认证联盟的节点，根据该节点的控制等级以及初始共识节点对该节点的投票来确定该节点的初始化权威值。

进一步地，基于共识结果对共识节点的权威值进行更新，根据更新后的权威值重新将共识节点分为两组，并重新选举PBFT共识决策小组主节点。

进一步地，所述基于共识结果对共识节点的权威值进行更新包括步骤：

共识节点共识成功后将其权威值进行上调；

共识节点发生共识错误后将其权威值进行下调或将其变更为非共识节点。

进一步地，所述根据初始化权威值将共识节点分为两组包括步骤：

将共识节点的初始化权威值与预设阈值比较，若小于预设阈值，则将该共识节点分到执行Raft共识算法的第一组中，否则，将该共识节点分到第二组中。

进一步地，为两组分配监督节点，在第一组中，监督节点作为跟随节点参与Raft共识，在第二组中，监督节点作为从节点参与PBFT共识，监督节点通过对比第一组和第二组中的信息是否一致来识别第一组中的恶意节点并将控告信息发送给管理员，并且在两组中监督节点均保持匿名。

进一步地，PBFT共识决策小组中的主节点选举包括步骤：

各个节点将自身节点编号和自身权威值构造成权限令牌并存储起来，还将权限令牌在PBFT共识决策小组中进行共识，每个节点将收到的权限令牌与存储的权限令牌进行对比，并存储权威值更高的权限令牌，各共识节点对最终存储的权限令牌进行签名，形成选举结果并进行广播，若有2f+1个选举结果推选的权限令牌相同时，则该相同令牌对应的节点为主节点，其中f为可容忍的拜占庭节点数。

进一步地，进行数据同步时，首先进行PBFT共识，若PBFT共识通过后再进行Raft共识，若Raft共识通过后才进行数据同步。